Ficha Técnica do LED Emissor de Infravermelhos LTE-306 - Pacote Lateral - Comprimento de Onda de Pico 940nm - Tensão Direta 1,6V - Ângulo de Visão 30 graus - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTE-306 é um emissor de infravermelhos (IR) lateral e miniatura, projetado para uso em sistemas de detecção e sensoriamento optoeletrônico. A sua função principal é emitir luz infravermelha num comprimento de onda de pico de 940 nanómetros (nm). Este dispositivo foi concebido para ser compatível, tanto mecanicamente como espectralmente, com os fototransístores correspondentes da série LTR-306, garantindo um desempenho ideal em pares emissor-recetor para aplicações como deteção de objetos, sensoriamento de posição e transmissão de dados. A principal vantagem deste componente é a sua construção de baixo custo num pacote plástico compacto, combinada com a disponibilidade de bins pré-selecionados para uma saída de intensidade radiante consistente.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os limites operacionais do dispositivo são definidos para uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. Os valores máximos principais incluem uma corrente direta contínua (I_F) de 50 mA e uma corrente direta de pico de 1 A para operação em pulso (300 pulsos por segundo, largura de pulso de 10 µs). A dissipação de potência máxima é de 75 mW. A tensão reversa máxima é de 5 V, indicando que o LED não deve ser submetido a uma polarização inversa superior a este valor. A gama de temperatura de operação é de -40°C a +85°C, e a gama de armazenamento é de -55°C a +100°C. A temperatura de soldadura dos terminais é especificada em 260°C durante 5 segundos, medida a 1,6mm do corpo do pacote.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Todas as características são medidas a T_A=25°C. Os parâmetros ópticos principais são a Irradiância na Abertura (E_e) e a Intensidade Radiante (I_E), ambos testados a uma corrente direta de 20 mA. Estes parâmetros são agrupados em bins (de A a H), fornecendo uma gama de valores mínimos e típicos/máximos para seleção conforme as necessidades da aplicação. Por exemplo, o Bin A oferece E_ede 0,088 a 0,168 mW/cm² e I_Ede 0,662 a 1,263 mW/sr, enquanto o Bin H oferece uma saída superior. O comprimento de onda de emissão de pico (λ_Pico) é tipicamente 940 nm com uma largura espectral a meia altura (Δλ) de 50 nm. A tensão direta (V_F) é tipicamente 1,6V a 20 mA. A corrente reversa (I_R) é no máximo 100 µA a uma tensão reversa de 5V. O ângulo de visão (2θ_1/2) é de 30 graus.

3. Explicação do Sistema de Binning

O produto utiliza um sistema de binning baseado na intensidade radiante. Os dispositivos são testados e classificados em grupos (Bins de A a H) com base na sua Intensidade Radiante (I_E) e Irradiância na Abertura (E_e) medidas a uma corrente de acionamento padrão de 20 mA. Isto permite aos projetistas selecionar componentes com níveis mínimos garantidos de saída de luz, assegurando consistência no desempenho do sistema, particularmente importante em aplicações onde o limiar de deteção ou a força do sinal são críticos. Os bins fornecem uma escala graduada de potência de saída.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia várias curvas características típicas. A Figura 1 mostra a Distribuição Espectral, ilustrando a saída de luz centrada em torno de 940 nm. A Figura 2 descreve a relação entre a Corrente Direta e a Temperatura Ambiente, importante para compreender a derating. A Figura 3 é a curva Corrente Direta vs. Tensão Direta (curva I-V), mostrando as características de ligação do díodo. A Figura 4 mostra como a Intensidade Radiante Relativa varia com a Temperatura Ambiente, indicando uma diminuição da saída à medida que a temperatura aumenta. A Figura 5 traça a Intensidade Radiante Relativa em função da Corrente Direta, mostrando a relação não linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz. A Figura 6 é o Diagrama de Radiação, um gráfico polar que visualiza o ângulo de visão de 30 graus e a distribuição espacial da luz infravermelha emitida.

5. Informação Mecânica e do Pacote

O dispositivo utiliza um pacote plástico lateral miniatura. As dimensões são fornecidas num desenho (referenciado mas não detalhado no texto). Notas principais especificam que todas as dimensões estão em milímetros, com uma tolerância geral de ±0,25mm salvo indicação em contrário. O espaçamento dos terminais é medido no ponto onde estes saem do pacote. A orientação lateral significa que a direção de emissão principal é perpendicular ao eixo dos terminais, o que é um diferenciador chave face aos LEDs de emissão superior.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A diretriz principal fornecida é para a soldadura dos terminais: a temperatura num ponto a 1,6mm (0,063 polegadas) do corpo do pacote não deve exceder 260°C durante um período de 5 segundos. Isto é crítico para evitar danos no chip semicondutor interno e no pacote plástico. Para montagem moderna, isto implica um controlo cuidadoso dos parâmetros de soldadura por onda ou a utilização de técnicas de soldadura seletiva. A soldadura manual deve ser realizada rapidamente com um ferro de soldar com controlo de temperatura.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTE-306 é ideal para aplicações que requerem emissão de luz não visível para sensoriamento. Usos comuns incluem deteção e contagem de objetos (ex.: em máquinas de venda automática, impressoras), sensoriamento de posição (ex.: deteção de borda de papel), sensores de ranhura e interruptores de proximidade. A sua compatibilidade espectral com o fototransístor LTR-306 torna-o perfeito para construir interruptores ópticos compactos ou sensores de objetos reflexivos.

7.2 Considerações de Projeto

Os projetistas devem considerar vários fatores: Primeiro, utilizar sempre uma resistência limitadora de corrente em série com o LED quando alimentado por uma fonte de tensão, para evitar exceder a corrente direta contínua máxima (50 mA). Segundo, selecionar o bin de intensidade apropriado (A-H) com base na distância de sensoriamento necessária e na sensibilidade do detetor emparelhado. Terceiro, ter em conta o ângulo de visão de 30 graus ao alinhar o emissor e o detetor num sistema; um desalinhamento reduzirá a força do sinal. Quarto, considerar os efeitos da temperatura ambiente na saída radiante (como mostrado na Figura 4), especialmente em ambientes agressivos. Quinto, garantir que a tensão reversa no LED nunca excede 5V, podendo ser necessária uma proteção do circuito em algumas configurações.

8. Comparação Técnica

As principais vantagens diferenciadoras deste componente são o seu pacote lateral e a intensidade pré-classificada. Comparado com LEDs IR padrão de emissão superior, o fator de forma lateral permite um layout de PCB mais flexível e pode possibilitar designs de produto mais finos. A disponibilidade de múltiplos bins de intensidade fornece um nível de classificação de desempenho nem sempre disponível em emissores IR de baixo custo, dando aos projetistas a capacidade de afinar o desempenho do sistema e potencialmente reduzir custos ao não sobredimensionar. A compatibilidade explícita, mecânica e espectral, com uma série específica de fototransístores simplifica o projeto de pares ópticos fiáveis.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual é o propósito do sistema de binning?

R: O binning (A-H) garante um nível mínimo de intensidade radiante. Isto assegura consistência na produção. Pode escolher um bin inferior para aplicações menos exigentes/de curto alcance ou um bin superior para um alcance maior ou uma deteção mais fiável.

P: Posso alimentar este LED com uma fonte de 3,3V?

R: Sim, mas deve usar uma resistência em série. Com uma V_Ftípica de 1,6V a 20mA, o valor da resistência seria (3,3V - 1,6V) / 0,02A = 85 Ohms. Calcule sempre a resistência com base na corrente desejada e na tensão de alimentação real.

P: Por que é importante o ângulo de visão?

R: O ângulo de visão de 30 graus define o cone dentro do qual a maior parte da luz é emitida. Num sistema de sensor emparelhado, tanto o emissor como o detetor têm ângulos de visão. A sua sobreposição define a zona de sensoriamento efetiva. Um ângulo mais estreito pode permitir uma deteção mais precisa.

P: Como é que a temperatura afeta o desempenho?

R: À medida que a temperatura ambiente aumenta, a intensidade radiante tipicamente diminui (ver Figura 4). A tensão direta também diminui ligeiramente para uma dada corrente. Em aplicações críticas, pode ser necessária compensação de temperatura no circuito de acionamento ou receção.

10. Caso de Uso Prático

Caso: Projetar um Sensor de Presença de Papel numa Impressora.Um emissor IR LTE-306 é emparelhado com um fototransístor LTR-306 através do percurso do papel para formar um sensor transmissivo. Quando não há papel, a luz do emissor atinge o detetor. Quando há papel, este bloqueia a luz. O pacote lateral permite que ambos os componentes sejam montados planos na PCB principal, com os seus eixos ópticos alinhados através do vão. O projetista seleciona emissores do Bin D para garantir que um sinal suficientemente forte atinja o detetor após potenciais contaminações (poeira) ao longo da vida útil do produto. Um microcontrolador monitoriza a saída do fototransístor para determinar a presença de papel.

11. Princípio de Funcionamento

Um LED emissor de infravermelhos é um díodo semicondutor. Quando polarizado diretamente (tensão positiva aplicada ao ânodo em relação ao cátodo), os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do material semicondutor (tipicamente baseado em arsenieto de gálio). Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (partículas de luz). A composição e estrutura específicas do material semicondutor determinam o comprimento de onda da luz emitida. Para o LTE-306, isto resulta em fotões principalmente no espectro infravermelho em torno de 940 nm, que é invisível ao olho humano mas detetável por fotodetetores de silício.

12. Tendências Tecnológicas

A tendência nestes componentes optoeletrónicos discretos é uma maior miniaturização, maior eficiência (mais saída de luz por unidade de potência elétrica de entrada) e maior integração. Embora os pares discretos emissor-detector permaneçam comuns, há uma movimentação para módulos integrados que incluem o LED, o fotodetetor e, por vezes, o circuito de condicionamento de sinal num único pacote. Isto simplifica o projeto e melhora a fiabilidade. Adicionalmente, há um desenvolvimento contínuo para alcançar uma emissão de comprimento de onda mais precisa e estável e um controlo mais apertado do ângulo de visão para aplicações de sensoriamento especializadas. A procura por componentes de baixa potência para dispositivos IoT alimentados a bateria também impulsiona melhorias de eficiência.